不同氮钾处理下小麦籽粒矿质元素相关性状的QTL分析

作     者：张鹏霞 

作者单位：山东农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孔凡美

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

主      题：小麦 籽粒 矿质元素 QTL分析 候选基因 

摘      要：矿质元素是小麦籽粒功能性成分的重要组成部分,本研究以本实验室创建的“泰农18/临麦6号衍生的RIL群体为试验材料,采用田间试验,设置对照(CK)、低氮(LN)和低钾(LK)三个处理,重复2年,测定了小麦籽粒主要矿质元素(N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn)含量,结合高密度遗传图谱,对小麦籽粒千粒重及矿质元素含量和累积量相关性状进行了QTL分析,以探索小麦籽粒矿质元素含量的遗传变异规律,对控制小麦千粒重及籽粒矿质元素相关性状的基因进行初步定位(QTL),并获得显著关联的分子标记及候选基因,为小麦粒重及矿质元素相关性状的分子标记辅助选择和基因克隆提供参考依据。主要研究结果如下:(1)小麦籽粒千粒重及矿质元素相关性状在不同处理下均存在显著变异,变异系数范围为7.23%～32.76%,所有性状在供试群体中均基本呈正态分布,均为典型的数量性状;供试性状的遗传力在77.77%～94.92%之间,遗传学差异是导致供试性状基因型间差异的重要原因,因此,TL-RIL群体存在丰富的遗传变异率和品种选择潜力。(2)不同氮钾处理对小麦籽粒矿质元素含量有显著影响。在低氮处理下,小麦籽粒N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、C u和Zn含量整体显著降低;在低钾处理下,小麦籽粒N和P含量整体显著上升,Ca和Fe含量整体显著降低,对K、Mg、Mn、Cu和Zn含量无显著影响。千粒重与所有矿质元素累积量显著正相关,与N、K、Ca、Mg、Fe、Mn和Cu含量显著负相关。(3)共检测到与千粒重及籽粒矿质元素相关共19个性状的599个QTL,分布在21条染色体上,QTL的贡献率在10%以上的有126个(21.03%),是主效QTL。检测到122个高频表达的QTL(RHF-QTL),其中有40个是矿质元素含量相关性状QTL,68个是矿质元素累积量相关性状QTL,21个QTL与小麦千粒重相关,分布在除3A染色体以外的所有染色体上,其中染色体4B上有26个,其单个QTL的贡献率范围是7.10～22.75%。在122个RHF-QTL中,形成了20个Q TL簇(QC1-QC20),定位在1A、1D、2B、3B、4B、5A、5B、5D、6A和7A染色体上。(4)从所有目标区段(1154-738279581)基因中筛选得到274个与小麦籽粒矿质元素相关性状(N、P、K、Ca、Mg、Mn和Zn含量以及N、P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu和Zn累积量)相关的基因,分布在除3A以外的所有染色体上。筛选出在3个及其以上环境中表达的37个候选基因进行功能注释。其中,4B染色体预测到的15个候选基因,可以进行下一步的精细定位和基因克隆。